EP2788743A1 - Procédé pour détecter la présence de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux - Google Patents

Procédé pour détecter la présence de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux

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Publication number
EP2788743A1
EP2788743A1 EP12795535.9A EP12795535A EP2788743A1 EP 2788743 A1 EP2788743 A1 EP 2788743A1 EP 12795535 A EP12795535 A EP 12795535A EP 2788743 A1 EP2788743 A1 EP 2788743A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrodes
resin
bubbles
voltage
mold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12795535.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Florent Bouillon
Joël Breard
Laurent BIZET
Sébastien GUEROULT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Safran Nacelles SAS
Original Assignee
Aircelle SA
Direction de lInnovation et des Relations avec les Entreprises DIRE of CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aircelle SA, Direction de lInnovation et des Relations avec les Entreprises DIRE of CNRS filed Critical Aircelle SA
Publication of EP2788743A1 publication Critical patent/EP2788743A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0025—Preventing defects on the moulded article, e.g. weld lines, shrinkage marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/221—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance by investigating the dielectric properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
    • G01N33/442—Resins; Plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles

Definitions

  • the present patent application relates to a method for detecting the presence of bubbles and resin front during resin injection operations for the manufacture of fibrous composite parts.
  • the fibrous composite parts comprise a network of fibers (carbon or glass for example) taken in a resin matrix cured by heat polymerization.
  • the resin may be for example an organic resin (this is called "CMO”: composite organic matrix - epoxy for example), a geopolymer resin, a pre-ceramic resin.
  • CMO organic resin
  • geopolymer resin a pre-ceramic resin.
  • Such parts are used in many industries, and especially in the aeronautical industry, because of their excellent strength / weight ratio, and their moderate manufacturing cost.
  • liquid composite molding (LCM) type processes of the liquid composite molding (LCM) type, and more particularly methods of the resin transfer molding (RTM) type, consisting in injecting the resin under vacuum. through the fiber fabrics.
  • RTM resin transfer molding
  • a recurring disadvantage associated with these resin injection type processes is the appearance of air bubbles, resulting from competition between capillary forces and viscous forces.
  • the present invention aims to remedy this penalizing situation.
  • This object of the invention is achieved with a method of detecting bubbles during resin injection operations for the manufacture of fibrous composite parts by means of an installation comprising:
  • This method makes it possible, thanks to electrical measurements that can be performed in a very simple way, to know the level of bubbles in the resin of the composite.
  • said capacitance measurement is used to deduce the depolarization coefficients of said bubbles, and thus the shapes and sizes of these bubbles;
  • a relatively low frequency is used for said input AC voltage source, said reference AC voltage is compared with a voltage value representing the theoretical value of whether the resin circulating between said electrodes was completely free of bubbles, and deduces said bubble ratio from the proportionality ratio between these two values.
  • FIG. 1 represents the electrical diagram of the installation according to the invention
  • FIG. 2 represents two electrodes of the installation according to the invention, with visualization of the edge effect parasitizing the measurements
  • FIG. 3 represents the two electrodes of FIG. 2, to which two guard electrodes have been added in order to limit edge effects, and
  • FIG. 4 represents the variation of the modulus of the reference AC voltage over time, as well as the variation of the module of a theoretical maximum AC voltage, corresponding to a total absence of bubbles in the medium on which the measurements are made. (Note that the measurement is a voltage that the sensor operates in capacitive or conductive mode).
  • FIG. 1 on which two electrodes 1 and 3 have been represented, intended to be integrated in the mold and against the mold of an apparatus for manufacturing a fibrous composite part according to a method of the type with liquid resin injection (LCM process).
  • LCD process liquid resin injection
  • such a method consists in placing fiber fabrics, for example carbon or glass, between the mold and the counter-mold, and injecting a resin (epoxy, geopolymer or preceramic for example) into these tissues: the resin impregnates the fiber tissues by moving with a progression front.
  • a resin epoxy, geopolymer or preceramic for example
  • the progression of the resin through the fibers is very frequently accompanied by the creation of air bubbles, which can subsequently cause porosity. of the final part, which is not acceptable from the point of view of the mechanical strength of the part.
  • the two electrodes 1 and 3 placed on either side of the medium formed by the liquid resin and the fibers will make it possible to detect the presence of bubbles before the polymerization step of the resin, as follows from the explanations that follow.
  • An alternating voltage V in (t) is applied to the electrode 1 and a reference voltage V ref (t) is measured on the other electrode 3.
  • V ref (t) is taken at the terminals of a circuit of the RC type comprising a resistor R ref and a capacitor C ref , this circuit being interposed between the mass M and the electrode 3.
  • the two electrodes 1 and 3 are separated by a distance d substantially corresponding to the thickness of the part to be manufactured.
  • the medium formed by the resin and the fibers can itself be modeled as a RC type circuit, having its own resistance R cap and its own capacity C cap .
  • the method according to the invention consists in measuring the capacitance C ca p, which it was realized that it was representative of the presence, the quantity and the shape of the air bubbles trapped in the resin.
  • This parasitic capacitance can be evaluated by filling the volume between electrodes of a material whose capacity is known, giving the evolution of Cparasite as a function of the capacitance variation between the electrodes.
  • the other possibility is to take a simultaneous measurement on both sides of the electrode by swapping the electrodes and the reference.
  • the ratio of these two voltages makes it possible to eliminate the parasitic capacitance.
  • the last possibility is to keep the guard electrode at the same potential as the sensor, enabling both the suppression of edge effects and the elimination of external interference.
  • EAIS E R j, e i fonctiennaixt sensor on the model of the electric conductivlté
  • V ref thus making it possible to know the equivalent resistance R cap of the medium formed by the liquid resin and the fibers: the sensor formed by the electrodes 1 and 3 then operates according to the model of the electrical conductivity (it may then be judicious to suppress the capacitance reference which is then of no use).
  • V ref (t) information relating to the presence, number and shape of the bubbles in the liquid resin can be accessed just before the polymerization.
  • certain process parameters such as the injection pressure of the resin, can be corrected so as to try to absorb the bubbles present in the resin, and thus to avoid finding themselves in fine. with a polymerized part having an unacceptable porosity.
  • the equipment required for the analysis of the voltage V ref (t) is a signal processing equipment, which may comprise a new condit ion of signals, f rding an analog signal to a sample-and-hold device, itself connected to an analog-to-digital converter.
  • the role of the sample-and-hold device is to take instantaneous values and hold them at the input of the analog-to-digital converter for at least the time necessary for conversion.
  • the digital sampler and digital frequency converter can be controlled by a logic circuit which gives the sampling order at the selected times.
  • Such a logic function can be realized by a simple wired logic system or by a microprocessor which offers the possibility of programming the desired management.
  • the output of the analog-to-digital converter may be either processed by a computer (see the following for bubble rate), or stored for later analysis, or further reconstituted in its original analog form by a digital-to-analog converter and exploited for the control of the process.
  • FIG. 4 shows results that are typically obtained with the measuring device that has just been described.
  • the abscissa of the graph of FIG. 4 represents the time, and the ordinate of this graph represents the value of the measured voltage V ref (t).
  • the line F indicates the passage of the resin front to the right of the two electrodes 1 and 3.
  • V re f (t) increases sharply upon the arrival of the front of the resin F, then continues to increase less significantly once the front has passed.
  • V max represents the theoretical value of V re f if the liquid resin circulating between the two electrodes 1 and 3 was completely free of bubbles: it can be seen that in this case, the voltage V re f (t) would reach a plateau rigorously flat shortly after the passage of the resin front.
  • a first way of determining the rate of bubbles in the resin is to operate the device described above, according to the capacitive mode, that is to say with high frequencies for the alternating voltage Vin (t) applied to the electrode 1.
  • Another way to determine this rate is to operate the above-mentioned measuring device in resistive mode, that is to say with relatively low frequencies for the alternating voltage V in (t).
  • the void ratio (bubble ratio) can be expressed as (1 - S) * 100.
  • This signal in fact includes information relating to the permittivity of the various constituents of the medium (fibers, resin, vacuum), this permittivity being a function of the volume ratio of each of these constituents and their shape (more exactly of the arrangement of the surfaces in question). contact between the constituents in the measured volume).
  • the method and the installation according to the invention make it possible, in a very simple way, to measure certain factors, such as the presence, the rate and the shape of the bubbles located at the interior of the liquid resin which will infuse through the fiber fabrics, just before the polymerization step.
  • a single pair of electrodes 1, 3 has been shown in the context of the present description, but it should of course be understood that several pairs of electrodes can be arranged in several places of the mold and the counter-mold for making the part composite, in order to detect the presence of bubbles in different parts of the medium formed by the liquid resin and the fibers.

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Abstract

Ce procédé de détection de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux, est remarquable en ce qu'on mesure la capacité ou la conductivité électriques d'au moins une partie du milieu formé par les fibres et la résine liquide.

Description

Procédé pour détecter la présence de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux
La présente demande de brevet se rapporte à un procédé pour détecter la présence de bulles et d u front de résine lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux.
Les pièces en composites fibreux comprennent un réseau de fibres (carbone ou verre par exemple) prises dans une matrice de résine durcie par polymérisation à la chaleur.
La résine peut être par exemple une résine organique (on parle alors de « CMO » : composite à matrice organique - époxyde par exemple), une résine géopolymère, une résine précéramique.
De telles pièces sont utilisées dans de nombreuses industries, et notamment dans l'industrie aéronautique, en raison de leur excellent rapport résistance/poids, et de leur coût de fabrication modéré.
Parmi les différents procédés permettant de fabriquer ces pièces en composites fibreux, se trouvent les procédés du type à injection ou LCM (liquid composite moulding), et plus particulièrement les procédés du type RTM (resin transfer moulding), consistant à injecter la résine sous vide à travers les tissus de fibres.
Un inconvénient récurrent lié à ces procédés du type à injection de résine est l'apparition de bulles d'air, résultant d'une compétition entre les forces capillaires et les forces visqueuses.
L'apparition de ces bulles provoque des vides dans la pièce finale en composite, lesquels vides sont susceptibles d'altérer la résistance et la durabilité de cette pièce.
Jusqu'à présent, la détection de ces bulles n'était effectuée qu'en fin de chaîne de fabrication, à travers des contrôles non destructifs classiques.
L'inconvénient d'une telle détection a posteriori est qu'elle arrive trop tard pour permettre d'apporter des actions correctives sur la chaîne de fabrication : lorsqu'on détecte un taux de bulles trop important dans une pièce en composite ainsi fabriquée, la seule solution est de la mettre au rebut.
Ceci entraîne une perte de temps et de matériaux, fort préjudiciables à l'économie générale du procédé.
La présente invention vise à remédier à cette situation pénalisante. On atteint ce but de l'invention avec un procédé de détection de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux, au moyen d'une installation comprenant :
- au moins un moule et un contre-moule,
- au moins une paire d'électrodes disposées respectivement dans ce moule et ce contre-moule,
- une source de tension alternative d'entrée reliée à l'une de ces électrodes,
- un circuit R-C relié d'une part à l'autre de ces électrodes et d'autre part à la masse, aux bornes duquel se trouve une tension alternative de référence, et
- des moyens de traitement du signal, adaptés pour exploiter les mesures desdites tensions alternatives d'entrée et de référence,
procédé dans lequel on calcule à partir desdites mesures le taux de bulles comprises entres lesdites électrodes.
Ce procédé permet, grâce à des mesures électriques pouvant être effectuées de manière très simple, de connaître le taux de bulles dans la résine du composite.
Suivant d'autres caractéristiques optionnelles de ce procédé :
- on utilise une fréquence relativement élevée pour ladite source de tension alternative d'entrée, on mesure la capacité d'au moins une partie du milieu formé par les fibres et la résine liquide, et on en déduit ledit taux de bulles à partir d'une relation du type Φν = ί(εν, εΓ, i et t, Φί, Ccap), où εν, εΓ, i et ε^ sont respectivement les constantes de permittivité du vide, de la résine, des fibres et du composite, et Φν, ΦΓ et sont respectivement les taux de bulles, de résine et de fibres comprises entre les deux électrodes : la capacité de ce milieu est en effet influencée par la présence de bulles, de sorte que la mesure de cette capacité permet d'apporter immédiatement les corrections (pression d'injection de résine, etc.) nécessaires à la disparition de ces bulles ;
- on utilise ladite mesure de capacité pour en déduire les coefficients de dépolarisation desdites bulles, et ainsi les formes et tailles de ces bulles ;
- on utilise une fréquence relativement basse pour ladite source de tension alternative d'entrée, on compare ladite tension alternative de référence à une valeur de tension représentant la valeur théorique de si la résine circulant entre lesdites électrodes était totalement dépourvue de bulles, et on en déduit ledit taux de bulles à partir du taux de proportionnalité entre ces deux valeurs.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles :
- la figure 1 représente le schéma électrique de l'installation selon l'invention,
- la figure 2 représente deux électrodes de l'installation selon l'invention, avec visualisation de l'effet de bord parasitant les mesures,
- la figure 3 représente les deux électrodes de la figure 2, auxquelles on a ajouté deux électrodes de garde afin de limiter les effets de bord, et
- la figure 4 représente la variation du module de la tension alternative de référence au cours du temps, ainsi que la variation du module d'une tension alternative maximale théorique, correspondant à une absence totale de bulles dans le milieu sur lequel on effectue les mesures (à noter que la mesure est une tension que le capteur fonctionne en mode capacitif ou conductif).
Sur l'ensemble de ces figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues.
On se reporte à présent à la figure 1 , sur laquelle on a représenté deux électrodes 1 et 3, destinées à être intégrées au moule et au contre-moule d'un appareil de fabrication d'une pièce en composite fibreux selon un procédé du type à injection de résine liquide (procédé LCM).
Comme cela est connu en soi, un tel procédé consiste à placer des tissus de fibres, par exemple en carbone ou en verre, entre le moule et le contre-moule, et à injecter une résine (époxyde, géopolymère ou précéramique par exemple) dans ces tissus : la résine imprègne les tissus de fibres en se déplaçant avec un front de progression.
Lorsque ce front de progression a parcouru tous les tissus de fibres, on peut procéder à l'élévation de température de manière à permettre à cette résine de polymériser autour des fibres.
Comme indiqué dans le préambule de la présente description, la progression de la résine à travers les fibres s'accompagne très fréquemment de la création de bulles d'air, susceptibles d'engendrer par la suite une porosité de la pièce finale, ce qui n'est pas acceptable du point de vue de la résistance mécanique de la pièce.
Les deux électrodes 1 et 3 placées de part et d'autre du milieu formé par la résine liquide et les fibres vont permettre de détecter la présence des bulles avant l'étape de polymérisation de la résine, comme cela résulte des explications qui suivent.
On applique à l'électrode 1 une tension alternative Vin(t) et on mesure sur l'autre électrode 3 une tension de référence Vref(t).
Plus précisément, la tension Vref(t) est prise aux bornes d'un circuit de type R-C comprenant une résistance Rref et une capacité Cref, ce circuit étant interposé entre la masse M et l'électrode 3.
Les deux électrodes 1 et 3 sont séparées d'une distance d correspondant sensiblement à l'épaisseur de la pièce à fabriquer.
Comme on peut le voir sur la figure 1 , le milieu formé par la résine et par les fibres peut être lui-même modélisé comme un circuit de type R-C, présentant sa résistance propre Rcap et sa capacité propre Ccap.
Le procédé selon l'invention consiste à mesurer la capacité Ccap, dont on a pu se rendre compte qu'elle était représentative de la présence, de la quantité et de la forme des bulles d'air prisonnières de la résine.
Des travaux théoriques ont en effet montré que la présence, la quantité et la forme de ces bulles d'air modifient la permittivité du milieu constitué par la résine et les fibres, et donc la capacité équivalente de ce milieu.
Plus précisément, les impédances complexes Zref(t) et Zcap(t) des deux circuits R-C représentés à la figure 1 sont déterminées comme suit :
?r*f =—
On tire de ces relations que lorsque ω est « grand » (fréquence de la tension alternative Vin(t) très importante) : €ε¾ρ. = Cref — Capteur fonctionnant sur îe mad^e Capacitif de sorte que la connaissance de Vin(t) et Vref(t) permet de connaître la capacité équivalente Ccap du milieu formé par les fibres et la résine liquide : le capteur formé par les deux électrodes 1 et 3 fonctionne ainsi selon un mode capacitif.
En pratique les moules en acier et l'environnement électronique du capteur génèrent une capacité parasite qui perturbe la mesure.
La capacité Cref doit ainsi être modifiée suivant une loi du type :
Cref (modifiée)(t) = Cref(t) + Cparasite(t)
Cette capacité parasite peut être évaluée en remplissant le volume entre électrodes d'un matériau dont la capacité est connue, donnant l'évolution de Cparasite en fonction de la variation de capacité entre les électrodes.
L'autre possibilité est de prendre une mesure simultanée de part et d'autre de l'électrode en intervertissant les électrodes et la référence Le rapport de ces deux tensions permet d'éliminer la capacité parasite.
La dernière possibilité est de maintenir l'électrode de garde au même potentiel que le capteur permettant à la fois la suppression des effets de bord mais aussi la suppression des interférences extérieures.
A l'inverse, lorsque l'on travaille avec des valeurs d'oo faibles, on tire des relations précédentes :
V- - V f
Eeaïs = Rj,ei Capteur fonctiennaixt sur le modèle de la conductivlté électrique
Vref permettant donc de connaître la résistance équivalente Rcap du milieu formé par la résine liquide et les fibres : le capteur formé par les électrodes 1 et 3 fonctionne alors selon le modèle de la conductivité électrique (il peut être alors judicieux de supprimer la capacité de référence qui n'est alors d'aucune utilité).
Ainsi, en travaillant en fréquences élevées et en analysant la tension Vref(t), on peut accéder à des informations relatives à la présence, au nombre et à la forme des bulles qui se trouvent dans la résine liquide juste avant la polymérisation. En fonction des résultats découlant de ces informations, on peut corriger certains paramètres du procédé, tels que la pression d'injection de la résine, de manière à tenter de résorber les bulles présentes dans la résine, et à éviter ainsi de se retrouver in fine avec une pièce polymérisée présentant une porosité inacceptable.
Plus précisément, le matériel nécessaire à l'analyse de la tension Vref(t) est un matériel de traitement de signal, pouvant comprendre un cond ition neu r de s ig naux, fou rn issant u n signal analogique à un échantillonneur-bloqueur, lui-même connecté à un convertisseur analogique- numérique.
Le rôle de l'échantillonneur-bloqueur est de prélever des valeurs instantanées et de les mainten ir à l'entrée du convertisseur analogique- numérique au moins pendant le temps nécessaire à une conversion.
L'échantillonneur-bl oq u eu r et l e con ve rt isseu r a n a l og i q u e- numérique peuvent être commandés par un circuit logique qui donne l'ordre d'échantillonnage aux instants choisies.
Une telle fonction logique peut être réalisée par un système logique câblé simple ou par un microprocesseur qui offre la possibilité de programmer la gestion désirée.
La sortie d u convertisseur analogique-numérique peut être soit traitée par un ordinateur (voir ce qui suit concernant le taux de bulles), soit mémorisée pour une analyse ultérieure, soit encore reconstituée sous sa forme analogique initiale par un convertisseur numérique-analogique et exploitée pour le contrôle du procédé.
Comme cela est représenté à la figure 2, il existe bien entendu des effets de bord 5, 7, à la périphérie des deux électrodes 1 et 3, susceptibles de perturber la fiabilité des mesures.
C'est la raison pour laquelle on prévoit de rajouter des électrodes de garde 9, 1 1 et 13, 15, à la périphérie des deux électrodes 1 et 3, de manière à préserver ces dernières électrodes des effets de bord, et à obtenir ainsi des mesures de tension parfaitement fiables.
On a représenté à la figure 4 des résultats typiquement obtenus avec le dispositif de mesure qui vient d'être décrit.
L'abscisse du graphe de la figure 4 représente le temps, et l'ordonnée de ce graphe représente la valeur de la tension mesurée Vref(t). Le trait F indique le passage du front de résine au droit des deux électrodes 1 et 3.
Comme l'illustre donc ce graphe, la tension Vref(t) augmente brutalement lors de l'arrivée du front de la résine F, puis continue d'augmenter de manière moins importante une fois ce front passé.
La courbe en pointillés Vmax représente la valeur théorique de Vref si la résine liquide circulant entre les deux électrodes 1 et 3 était totalement dépourvue de bulles : on voit que dans cette hypothèse, la tension Vref(t) atteindrait un pallier rigoureusement plat peu après le passage du front de résine.
Une première manière de déterminer le taux de bulles dans la résine est de faire fonctionner le dispositif décrit précédemment, selon le mode capacitif, c'est-à-dire avec des fréquences élevées pour la tension alternative Vin(t) appliquée à l'électrode 1 .
En appelant Φν, ΦΓ et (t>f les taux de bulles, de résine et de fibres comprises entre les deux électrodes 1 et 3, on a la relation Φν + ΦΓ + Φί = .
En appelant εν, εΓ, £f et £t respectivement les constantes de permittivité du vide, de la résine, des fibres et du composite, on obtient une relation du type Φν = ί(εν, εΓ, £f et £t, Φί, Ccap), lorsque le dispositif fonctionne en mode capacitif.
On peut donc déduire de ce type de relation la valeur du taux de bulles Φν.
Une autre manière de déterminer ce taux est de faire fonctionner le dispositif de mesure exposé ci-dessus en mode résistif, c'est-à-dire avec des fréquences relativement basses pour la tension alternative Vin(t).
Dans ce mode de fonctionnement particulier, on peut démontrer qu'il existe une relation de proportionnalité directe entre les valeurs Vmax et Vref(t) (voir figure 4), le rapport de proportionnalité entre ces deux valeurs étant représentatif de la saturation S en liquide du milieu disposé entre les deux électrodes 1 et 3.
Il en résulte que le taux de vide (taux de bulles) peut s'exprimer sous la forme (1 - S)*100.
Par la suite, lorsqu'on souhaite pousser plus avant les investigations relativement notamment à la forme des bulles, on traite de manière appropriée le signal représentatif de la capacité Ccap du milieu disposé entre les deux électrodes 1 et 3. Ce signal inclut en effet des informations relatives à la permittivité des différents constituants du milieu (fibres, résine, vide), cette permittivité étant fonction du taux volumique de chacun de ces constituants et de leur forme (plus exactement de l'agencement des surfaces en contact entre les constituants dans le volume mesuré).
On peut alors dédu ire de ces variations de permittivité et des équations constitutives du milieu formé par la résine, les fibres et les bulles, des facteurs de formes représentatifs d e l a g éo m étrie (cylindrique ou sphérique) des bulles.
Comme on peut le comprendre à la lumière de la description qui précède, le procédé et l'installation selon l'invention permettent, de manière très simple, de mesurer certains facteurs, tels que la présence, le taux et la forme des bulles situées à l'intérieur de la résine liquide qui va infuser à travers les tissus de fibres, juste avant l'étape de polymérisation.
On peut déduire de ces mesures des actions correctives à apporter afin de limiter, voire de supprimer, le risque d'obtenir in fine une pièce en composite poreuse.
Ces mesures permettent également de détecter la fin du gavage de résine, qui se manifeste par la fin de la présence de bulles dans la résine.
Une seule paire d'électrodes 1 , 3 a été représentée dans le cadre de la présente description, mais il faut bien entendu comprendre que plusieurs paires d'électrodes peuvent être disposées à plusieurs endroits du moule et du contre-moule permettant de réaliser la pièce composite, afin de détecter la présence de bulles dans différentes parties du milieu formé par la résine liquide et les fibres.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de détection de bulles lors des opérations d'injection de résine pour la fabrication de pièces en composites fibreux, au moyen d'une installation comprenant :
- au moins un moule et un contre-moule,
- a u mo i n s u n e pa i re d 'él ectrod es (1 , 3) disposées respectivement dans ce moule et ce contre-moule,
- une source de tension alternative d'entrée (Vin(t)) reliée à l'une (1 ) de ces électrodes (1 , 3),
- un circuit R-C relié d'une part à l'autre (3) de ces électrodes et d'autre part à la masse (M), aux bornes duquel se trouve une tension alternative de référence (Vref(t)), et
- des moyens de traitement du signal, adaptés pour exploiter les mesu res desd ites tensions alternatives d'entrée et de référence,
procédé dans lequel on calcule à partir desdites mesures le taux de bulles comprises entres lesdites électrodes (1 , 3).
2. Procédé selon la revend ication 1 , dans lequel on util ise une fréquence relativement élevée pour lad ite source de tension alternative d'entrée (Vin(t)), on mesure la capacité (Ccap) d'au moins une partie du milieu formé par les fibres et la résine liquide, et on en déduit ledit taux de bulles à partir d'une relation du type Φν = ί(εν, εΓ, £f et £t, Φί, Ccap), où εν, εΓ, £f et £t, sont respectivement les constantes de permittivité du vide, de la résine, des fibres et du composite, et Φν, ΦΓ et sont respectivement les taux de bulles, de résine et de fibres comprises entre les deux électrodes (1 , 3).
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel on utilise ladite mesure de capacité (Ccap) pour en déduire les coefficients de dépolarisation desdites bulles, et ainsi les formes et tailles de ces bulles.
4. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel on utilise une fréquence relativement basse pour ladite source de tension alternative d'entrée (Vin(t)), on compare ladite tension alternative de référence (Vref(t)) à une valeur de tension (Vmax) représentant la valeur théorique de (Vref(t)) si la résine circulant entre lesdites électrodes (1 , 3) était totalement dépourvue de bulles, et on en déduit ledit taux de bulles à partir du taux de proportionnalité entre ces deux valeurs.
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